分子影像技术2

1、Imaging影像技术/2013.11.21影像学技术影像学是医学影像技术和生物学、化学、物理学、放射医学、核医学以及计算机科学相结合的一门新的学科。运用影像学显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定，反映机体水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。以MR、PET、光学成像及小动物成像水平成像。等为主，可用于技术平台中大型成像Leica 共聚焦显微镜PE转盘式共聚焦显微成像系统Nikon 活细胞工作站TAXIScan细胞动态可视化系统显微镜Olympus FV1200MPECRi多光谱动物成像系统精诺真动物体内成像系统3内容荧光影像技术是将遗传信息、生物化学与新的成像探针1进行

2、综合，由精密的成像技术2-4来检测，再通过一系列的图像后处理技术5，达到显示机体组织在和细胞水平上的生物学过程的目的。宽场荧光成像技术荧光分子影像技术荧光基础共聚焦成像技术成像技术显微成像分析处理技术荧光基础何为荧光荧光：物质中的电子吸收光的能量由低能状态转变为高能状态，再回到低能状态时出的光，是非温度辐射光冷光。即：物质吸收短波长的光，发射出长波长的光（宽场/荧光）。用短波长的光激发，发射出长波长的光E=hc/荧光基础选择荧光的选择到影像学实验的成败！analysis/labeling-chemistry/fluorescence-spectraviewer.html说明书荧光基础细胞中主要

3、标记的荧光位置选择传统有机Coumarin，fluorescein，rhodamine新兴有机cyanine dyes，Alexa dye series无机荧光标记物Lanthanide，Qdots避免自发荧光荧光内容荧光影像技术是将遗传信息、生物化学与新的成像探针1进行综合，由精密的成像技术2-4来检测，再通过一系列的图像后处理技术5，达到显示机体组织在和细胞水平上的生物学过程的目的。宽场荧光成像技术荧光分子影像技术荧光基础共聚焦成像技术成像技术显微成像分析处理技术宽场荧光成像技术活细胞成像二色镜的选择二色镜BPDMBAUV-2A340-380400420-FITC465-495505515

4、-555TRITC540/25565605/65TexRed540-580595600-660关键部件二色镜宽场荧光成像技术主要应用：活细胞荧光成像活细胞成像ECI TAXIScan FL细胞动态可视化系统NIKON Ti+INU 活细胞工作站宽场荧光成像技术细胞动态可视化成像系统硅基底观测细胞形态学改变和迁移的载体硅基底嵌刻微米级别精度的通道，可根据实验需求在4、5、6、8m之间选择核心技术硅基底固定装置的温度、无需暗室操作慢拍快放影像技术 NIKON ELEMENTS高级专业化分析 NIKON ELEMENTS自带测量和示踪功能 ECI Analyzer 分析系统宽场荧光成像技术细胞动态可

5、视化成像系统趋化实验Lewis 肺癌细胞阳性试验乳细胞试验阳性试验试验嗜酸性粒细胞无标记轨迹其他应用中性粒细胞吞噬标记轨迹肥大细胞脱颗粒宽场荧光成像技术细胞动态可视化成像系统趋化实验举例物种细胞化学趋化因子人小鼠大鼠细胞系嗜中性粒细胞单核细胞T细胞 B细胞NK细胞嗜中性粒细胞淋巴细胞嗜中性粒细胞淋巴细胞肥大细胞Jurkat THP-1HT-1080IL-8Fmlp C5a PAF LTB MCP-1,MIP-1fMLP SLC SDF-1 TARCBCA SLCKC fMLP hSLC KC fMLPSLC SCF SDF-1 MIP-1 FBS宽场荧光成像技术细胞动态可视化成像系统趋化实验分

6、析自动追踪通道内单个细胞细胞运动轨迹矢量图宽场荧光成像技术细胞动态可视化成像系统趋化实验分析通过速率 方向定量分析趋化过程中迁移细胞VelocityVD plot mm/minDirectionalityradianDirectionality radian宽场荧光成像技术细胞动态可视化成像系统趋化实验分析白细胞迁移试验速率（Y轴）健康哮喘方向（Y轴）上图为健康组和哮喘患者组白细胞化学趋化迁移方向速率对比结果（红色框内可明显看到细胞程度的差异）宽场荧光成像技术活细胞成像的关键活细胞成像的影响因素：1.2.3.4.5.6.7.8.生物学 细胞类型培养条件细胞保温的硬件条件恒温硬件和拍摄硬件的兼容

7、性拍摄的目标可实现性拍摄期间软硬件的荧光探针的亮度性：长时间产生的光毒性培养基蒸发和条件改变非自然光下导致的温室气体成分的改变共聚焦显微成像技术共聚焦成像特点Magic pinhole更清晰！共聚焦显微成像技术共聚焦VS. 宽场共聚焦显微成像技术共聚焦成像特点技术平台共聚焦成像点扫描转盘式扫描Olympus FV1200MPE/共聚焦显微镜Leica SP2 共聚焦显微镜PE UltraVIEW 转盘式共聚焦显微镜共聚焦显微成像技术转盘式共聚焦原理1500-5000rpm共聚焦显微成像技术Leica SP2比较Olympus FV1200PE UltraVIEW相同点晰度； 3维成像；定量分析

8、不同点激光405；气体激光器488；543；633固体激光器405；488； 561；640固体激光器405，559，635； 气体激光458，515，488分光方式光谱式滤镜式光谱式+滤镜式扫描接收4个PMTEMCCD4个PMT分辨率更高高更高灵敏度高非常高非常高速度慢快（适合5D扫描）中光毒性高低高适用实验固定后的细胞标本； 组织切片免疫荧光； 上述标本三维成像短时间内活细胞成像；TIRF；FRET；组织切片免疫荧光；细胞爬片或甩片；组织成像； 动物浅表位置局部成像其他去卷积、示踪、三维测量等高级分析处理功能示踪、三维测量等高级分析处理功能共聚焦显微成像技术三维成像和重建SP2三维成像PE

9、 Volocity 三维重建FV1200 Imaris 三维重建双通道+二次谐波返回共聚焦显微成像技术棱镜分光棱镜分光：指定某一光谱范围, 荧光交叉重叠如500-580 nm，避免注意：荧光要强才能使用返回共聚焦显微成像技术ZOOM功能ZOOMZoom的极限？分辨率公式：返回共聚焦显微成像技术高分辨率高灵敏度探测器+高NA值物镜+针孔可调节高分辨率超清晰返回共聚焦显微成像技术高灵敏度转盘式共聚焦追踪返回共聚焦显微成像技术高速！转盘式共聚焦除了突触和间隙信号之外的第三种信号传递方式：纳米管通道（）。当髓样树突状细胞和单核细胞被化学或机械刺激激活产生钙流时，这个信号可在几秒内通过至几百微米以外的其

10、他细胞。在活细胞内可见大量形成复杂和瞬间络的，他们拥有不同的长度和直径。返回这些结果证明非神经细胞可以通过物理接触向邻近细胞传递信号共聚焦显微成像技术低漂白和光毒性长时间观测当吞噬一种真菌孢子后，DC中CD63的募集显微成像技术共聚焦VS.对于一般的高倍率成像LSCM具有明显优势显微成像技术共聚焦VS.激光共聚焦和多光子显微镜的激发位置比较激光共聚焦显微镜多光子显微镜扫描深度<80m>200m光漂白以焦平面为中心沿Z轴均会受到漂白仅在定点位置漂白较高空间定点光刺激几乎整个z轴都受光定点位置精确紫外激发无纯紫外可以进行紫外波段激发显微成像技术显微在密度的情况下，荧光可以同时吸收 2

11、个长波长的光子，在经过一个很短的所谓激发态的时间后，发射出一个波长较短的光子。即用长波长的光激发短波长的光显微成像必备条件：1. 高能量锁模脉冲飞秒级激光器需要很高的光子密度，不损伤细胞2. 高数值孔径物镜焦点处的光子密度是最高，无需针孔，高荧光检测效率显微成像技术显微镜特点看得 更深！共聚焦 显微成像显微成像显微成像技术基本配置显微镜系统奥林巴斯BX61WI正置显微镜物镜：XLPLN25XWMP 25×水镜；MPLN5X 5×干镜；UMPLFLN10XW 10×水镜； FV10-NRDM690-3 40×油镜；LUMPLFLN60XW 60×

12、水镜；PLAPON60X0 60×油镜；灯：Olympus U-HGLGPS长灯； 显微镜系统：z轴10nm精确步进搭载电动载物台方便使用者对XY轴进行精细调节； 原装进口防震台保证成像性；MaiTai Deep See飞秒脉冲激光器，波长范围680nm-1080nm,脉冲激光脉宽100nm； 检测深度一般>500µm； 扫描单元：NDD检测器2个，高灵敏度Gasp检测器2个；共聚焦系统光源：固体激光405nm，559nm，635nm；气体激光458nm，488nm，515nm； 共聚焦针孔：全自动连续调节型扫描通道：具有3个共聚焦扫描通道，其中两个为光谱型，可以任意

13、选择光谱范围，所有荧光通道可同时扫描、实时叠加。具有1个透射光DIC扫描通道；扫描单元：配备扫描银镜，使得可见光-红外光均保持90%以上的高反射率MMASW获取数据和初级分析IMaris：三维重建和测量系统显微成像技术生物学应用laser-induced cell-ablation approach（10µm2）显微成像技术生物学应用Three-dimensional view of asymmetric N-cadherin distribution in GFP+ HSCCumulative percentage plot of GFP+ HSC numbers at each position away from endosteum内容荧光影像技术是将遗传信息、生物化学与新的成像探针1进行综合，由精密的成像技术2-4来检测，再通过一系列的图像后处